Барьеры на пути развития цивилизация

Доклад посвящен необходимым мерам по решению проблем, с которыми столкнулось человечество в результате изменения климата и ухудшения экологической обстановки. Сегодня от решения этих проблем уже зависит существование самой цивилизации.

Цель доклада: обосновать тезис о том, что без реорганизации общества, без незамедлительного развития знаний физики эволюции мира у цивилизации нет будущего.

В докладе я постараюсь кратко описать состояние проблемы, причины этого состояния, почему без понимания законов эволюции природы и общества невозможно сохранить цивилизацию, как начать поиск решения проблем.

Проблемы экологии, изменения климата, социологии

Сегодня, как никогда, проблемы изменения экологии и климата встали во весь рост. Мы свидетели экологической деградации Земли, резкого изменения климата. Реки, озера и даже моря гибнут, леса исчезают, воздух отравлен до предела. На наших глазах вымирают различные виды животных. Резкое изменение климата приводит к локальным катаклизмам. В обществе обострились антагонизмы, возникают разного рода пандемии, меняются стиль и уклад жизни, организация семьи, обостряются межгосударственные взаимоотношения. Все это заставляет принимать различные меры: проводятся конференции по экологии и климату, подписываются различные межгосударственные декларации. Сегодня их пытаются реализовать в рамках различных Киотских и Парижских соглашений. Возникают течения зеленых. Но проблемы гораздо серьезней этих мер.

Все попытки спасти ситуацию упираются в несколько наиболее общих проблем. Как оказалось, недостаточно хорошо изучены проблемы экологии. Более того, не ясно, в какой степени они связаны с проблемами изменения климата. Но даже тогда, когда возникает понимание некоторых аспектов взаимосвязи экологии и климата земли, решение экологических проблем упирается в проблему социальной организации общества, неоднородности социальной организации, невозможности согласовать экономические интересы развитых и отсталых стран, отсутствие механизмов управления эволюцией общества.

Сегодня социальная структура общества построена на прагматизме, формирующем потребительское общество. В соответствии с этим задачи получения прибыли обладают огромным приоритетом по отношению к задачам будущего. Нынешний безудержный рост потребления, диктуемый интересами экономики, уже лег таким бременем на природу, что она не в силах его вынести. Мало того, истощение недр, природных богатств при идеологии потребления ставит общество перед угрозой ядерной войны — естественном для сегодняшнего общества пути решения социальных проблем. Но ядерная война — это также гибель цивилизации. То есть, необходима переориентация вектора развития человечества, его идеологии, на такой, который позволит остановить процесс деградации окружающей среды и самого человечества, и даже повернуть его вспять. Кардинальной мерой, способной прекратить деградацию экологической обстановки является переориентация общество на интересы его будущего. То есть, человечество обязано свое будущее ставить приоритетом перед настоящим. Но здесь человечество опять-таки сталкивается с проблемой понимания эволюции природы, без чего невозможно предопределить будущее.

В целом, перед человечеством стоят следующие главные проблемы:

Во-первых, нужно понимать природу физики эволюции климата. Действительно, плохо изучен механизмы эволюции природных систем, без чего невозможно определить необходимые меры, которые решат проблему.

Во-вторых, общество должно найти пути такого социального построения, которое прекратит рост экологических проблем, позволит согласованно решать проблемы эволюции. Природа не выдержит такого уровня насилия над ней, которое мы сегодня оказываем на нее.

В-третьих, необходима привязка человеческих ценностей, идеалов, смысла существования принципам гармонии природы и человека с целью обеспечения существования человечества в будущем. Без этого невозможно ни решение экологических проблем, ни проблем изменения климата, невозможно предотвращение угрозы ядерной войны.

Сегодня наука, как правило, ограничивается набором статистических данных о состоянии климата и попытками эмпирическим образом выявить в них закономерные связи климатических параметров и параметров, характеризующих состояние экологии.

Немаловажной является проблема информации, формирующей вектор человеческого развития, понимание существующего положения вещей. Так, «информационный мусор» существенно затрудняет понимание состояние человеческого общества. Сегодня чтобы отличит истину от заблуждения, требуется очень сильно развитое логическое мышление. Сама информация стала подвержена влиянию отдельных политических группировок, преследующих свои цели.

Для решения всех перечисленных проблем, грозящих человечеству гибелью из-за нарушения экологии, изменения климата и не только, человечество нуждается в одном: нужно достичь необходимый уровень знаний механизмов эволюции общества и природы. Без этого невозможно понимание законов эволюции природы и человечества. Нужно понять взаимосвязь экологических проблем с проблемами изменения климата.

Здесь попытаемся обосновать необходимость решения одной из ключевых проблем современного знания — проблемы понимания процессов эволюции среды обитания и самого человечества. Важность этой проблемы уже следует из того, что все изменения ниши обитания человека происходят по законам ее эволюции.

Главная цель всей науки — определение будущего состояния мира по его состоянию на сегодня. Без этого невозможно понять, к примеру, может ли нарушение экологии привести к нарушению равновесия и бифуркации климата, и если может, то, как и почему. Но именно эта цель до последнего времени считалась невозможной для науки. Более того, до последнего времени даже не ставился вопрос о возможности построения физики эволюции, поскольку со времен построения механики Ньютона было неясно, могут ли задачи эволюции ставится в рамках фундаментальных законов физики. Ведь Ньютоновская механика обратима, а законы эволюции необратимы. То есть, согласно формализмам классической механики движения любых тел природы обратимы, галактики ли это, или брошенный камень. Но без необратимости нет эволюции. Эта ключевая проблема называется проблемой необратимости. Она возникла с момента построения механики Ньютона.

Около 200 лет назад Больцман предложил решение проблемы. Оно опирается на требование существования внешних для системы случайных флуктуаций. Но согласно такому статистическому механизму необратимости ход и направление эволюции непредсказуемы, поскольку они зависят от случайности и будущее невозможно предсказать. А если это так, то главная цель науки недостижима. Такой вывод привел к кризису в физике и укреплению позиций идеализма. Отсюда следует, что, либо в рамках законов классической механики существует детерминированный механизм необратимости (ДМН), либо возможности науки ограничены созерцанием и описанием существующей картины мира без возможности предопределения путей ее развития.

Неизвестно, как бы развивались события дальше, но относительно недавно в рамках законов классической механики на основе понятий симметрии ДМН был найден. Он найден, благодаря расширению классической механики путем учета роли структурности тел в их движении. Это сняло проблему возможности познания процессов эволюции. Поясню это.

Вся физика опирается на классическую механику. Ее основы заложил Ньютон. Он открыл законы движения тел, которые позволяют определять будущее положение их систем, зная настоящее положение. Но согласно Ньютоновской механике, динамика систем обратима. Как говорят, время в ней исчезло. Однако опыт свидетельствует, что это не так. Известно, что существует трение, обуславливающее необратимость. Невозможность его учета на основе фундаментальных законов физики заставил выполнять его учет эмпирически, либо в рамках статистической физики. Однако это не решало проблему детерминированного описания будущего из настоящего. Почему так вышло?

В основе уравнения движения Ньютона используется модель тела в виде материальной точки (МТ), не обладающей структурой. Согласно этому уравнению работа внешних сил тратится на изменение скорости тела или его кинетической энергии. Но известно, что все тела при движении нагреваются. То есть, часть работы внешних сил идет на изменение внутренней энергии тел, поскольку все они обладают структурой. Это означает, что уравнение Ньютона не учитывает роль структуры тел в их динамике. Таким образом, возник вопрос, как найти уравнение движения тела, учитывающее роль структуры в его динамике? То есть, нужно было получить уравнение движения структурированного тела (СТ). И такое уравнение удалось получить. В этом уравнении движения в качестве модели тела использовалась система потенциально взаимодействующих МТ. Это уравнение учитывало роль структуры тела в его динамике. И оно оказалось необратимым. Приведем краткое пояснение вывода такого уравнения.

Чтобы получить это уравнение, пришлось выдвинуть три относительно новых идеи.

К первой идее относится утверждение, о том, что физические законы, определяющие поведение тел и физические законы для окружающей это тело среды, эквивалентны. Назовем это принципом эквивалентности законов физики для системы и для окружающей ее среды. Согласно этому принципу, физические законы, определяющие эффекты взаимодействия тел и внешней среды, эквивалентны. То есть, изучаемое тело и среду можно рассматривать, как две эквивалентные с точки зрения физических законов взаимодействующие системы. В качестве очевидного примера использования принципа эквивалентности законов физики можно привести третий закон Ньютона. Для нас важно, что согласно этому принципу прямые и обратные потоки вещества и энергии для тел и окружающей их среды определяются общими физическими законами, которые следуют из их симметрий. Подчеркнем, что принцип эквивалентности законов физики можно отнести к принципам симметрии законов физики. Это иной принцип, чем известный принцип эквивалентности, согласно которому свойства движения в неинерциальной системе отсчета такие же, как и в инерциальной системе при наличии гравитационного поля.

Ко второй идее, связанной с первой, относится утверждение, что динамика систем определяется двумя типами симметрии: симметриями тел и симметриями пространства. Действительно, если симметрии окружающей среды определяют динамику тела, которое назовем первым, то симметрии тела определят динамику окружающей среды, которую можно назвать вторым телом. То есть, изменения второго тела в результате взаимодействия с первым телом также должны определяться симметриями первого тела. Это означает, что динамика тела определяется как симметриями пространства, так и симметриями самого тела. Это принцип дуализма симметрии.

С принципом дуализма симметрии мы сталкиваемся при анализе работы внешних сил, работа которых идет как на ускорение тел, так и на изменение их внутренних энергий в результате трения. Простота понимания принципа дуализма симметрии сталкивается со сложностью его использования в физике. По крайней мере, автору не известна математическая теория этого принципа. Основная трудность связана с отсутствием математических методов описания динамики тел, на основе принципа дуализма симметрии. Однако, существуют примеры, когда пренебрежение принципом дуализма симметрии в классической механике привело к противоречию между законами движения. Эти примеры относятся к законам движения Аристотеля и Ньютона. Так, Аристотель утверждал, что скорость тел пропорциональна приложенным к ним силам. Как следует из уравнения движения системы, это верно, когда сила трения равна активной силе. Если скорость тела близка к нулю, то трением можно пренебречь, и мы приходим к уравнению движения Ньютона.

К третьей идеи, вытекающей извторой, отнесем тот факт, что динамика СТ, его эволюция, определяются билинейной взаимосвязью симметрий пространства и симметрий СТ. Действительно, на примере движения тела с трением по наклонной поверхности видно, что работа сил тяжести, идет не только на его движение, определяемое симметриями пространства и соответствующими ему координатами, и скоростями его центра масс, но и на увеличение его внутренней энергии, определяемой симметриями самого тела, соответствующими координатами, и скоростями его элементов. Отсюда следует, что инвариантом движения СТ является не энергия движения, как в случае уравнения Ньютона для МТ, а полная энергия, которая включает в себя еще и внутреннюю энергию.

Симметрия тела определяется функцией распределения элементов тела, из которых оно состоит, и характеризуется его внутренней энергией. Отсюда следует, что однородность времени, связанная с законом сохранения энергии движения тела, нарушается в результате преобразования энергии движения тела во внутреннюю энергию. Таким образом, уравнение движения СТ определяется взаимосвязью симметрий пространства и симметрий тела.

Уравнение движения СТ определяется на основе принципа дуализма симметрии и дуального представления энергии из условия инвариантности полной энергии СТ вдоль ее траектории путем ее дифференцирования по времени. Оно имеет вид:

Здесь Fe — сила, учитывающая роль структуры тела в его динамике. В ней второй член обусловлен влиянием структуры тела на динамику. В отличие от эмпирических уравнений движения или статистических уравнений, этот член определяется законами классической механики.

Данное уравнение не имеет ограничений, которые присущи для уравнений движения систем, вытекающих из канонических формализмов классической механики. Это значит, что из этого уравнения должны вытекать все известные эмпирические уравнения, учитывающие трение.

На основе уравнения движения СТ и трех приведенных выше идей строится раздел физики, основной задачей которого является описание процессов эволюции материи в рамках фундаментальных законов физики. Ее мы называем физикой эволюции. В ее основе лежит модифицированный метод полного описания (ММПО) динамики тел. Суть ММПО состоит в том, что он описывает динамику системы и изменение ее внутреннего состояния на основе определения динамики ее элементов. Это фактически означает объединение классической механики, термодинамики, статистической физики на общей теоретической основе. ММПО строится в рамках расширенной механики, учитывающей роль структуры тел в их динамике. Согласно механики СТ необратимость связана с ролью структуры тел в их динамике.

Таким образом, сначала определяются за­коны динамики и поведения СТ. Затем на основе этих законов изучаются законы возникновения и эволюции неравновесных си­стем. После этого определяются уравнения, описывающие иерар­хические структуры ОНДС и изучаются их общие законо­мерно­сти эволюции на основе фундаментальных законов физики.

Согласно полученному уравнению, динамика тел необратима и детерминирована. При этом будущее следует из настоящего. Необратимость обусловлена энергии, изменяющей внутреннее состояние тела. Это обуславливает возможность возникновения аттракторов, которые и есть окружающий нас мир.

Таким образом, процессы эволюции познаваемы. И значение этого факта трудно переоценить. Но знание того, что эволюция познаваема, это еще очень далеко от знаний самих процессов эволюции. Однако, это шанс человечеству, что если оно возьмется за развитие физики эволюции науки, то у него есть шанс сохранить цивилизацию.

Заключение

Человечество вплотную подошло к катастрофе, в результате которой оно может исчезнуть. Эта катастрофа связана с экологической проблемой и изменением климата. Однако, скорее всего, еще существует возможность ее предотвратить. Для этого необходимо экстренно перестроить свое отношение к миру. Но чтобы это сделать, необходимо понимание физики эволюции. Для этого необходимо выполнить ряд мер:

1. Модифицировать социальную структуру;
2. Сменить ценностные ориентиры от потребительских на познавательные;
3. Провести реабилитационные мероприятия по восстановлению нормальной экологической обстановки.

Без этого невозможно повернуть эволюцию человечества, окружающей его среды так, чтобы прекратилась их деградация, и начался процесс восстановления. Как оказалось, это решаемые задачи, поскольку процессы эволюции являются детерминированными и потому могут быть поняты человеком и использованы. Но в настоящее время уровень развития общества, развитие знаний недостаточен для решения этих задач. Выход, который позволит сохранить цивилизацию — направить человеческий потенциал на развитие знаний физики эволюции.

Как оказалось, эволюция описывается законами физики. Это открывает перспективы изучать наблюдаемые нами явления природы в эволюции, предсказывать ход событий. То есть, по крайней мере, человечество имеет возможность предотвратить надвигающуюся катастрофу.

Но если учесть, что от момента построения Ньютоном механики до момента ее расширения, которое свидетельствует о возможности описывать эволюцию прошло около 300 лет, то очевидно, что это потребует огромных усилий, возможно соизмеримых с тем, что оно уже затратило на развитие всей современной науки.

Сомсиков Вячеслав Михайлович, Казахстан

_______________________________________________

От физики к биологии и социологии

При переходе к описанию проблем преобразования общества получается очень большой разрыв смыслового поля знаний. От физики нужно сначала переходить к биологии, а только затем к биосоциальным законам общества, к которым с некоторыми допущениями можно применить физическую аналогию. См. Ильин В.Н. «Термодинамика и социология: Физические основы социальных процессов и явлений» [Электронный ресурс] URL: https://urss.ru/cgi-bin/db.pl?lang=Ru&blang=ru&page=Book&id=108824#FF1

Попробуем заполнить этот пробел. Глобальная экосистема нашей планеты — биосфера, уже не раз сталкивалась с эволюционными барьерами на пути своего развития и успешно их преодолевала! Одним из условий устойчивости биосферы, как сложной открытой динамической системы, является территориальное, географическое или иное расширение зоны обитания биологических организмов, т.е. экспансия жизни. Экспансия жизни является результатом размножения живых существ в геометрической прогрессии, при котором происходит наращивание «живого вещества» — биомассы.

Вернадский сравнил экспансию жизни с давлением пара, указав два фактора, которые ограничивают её неумолимую мощь:

1. Конечный запас биофильных химических элементов для увеличения биомассы.
2. Узкий диапазон условий среды, пригодных для существования живых организмов.

В этом прокрустовом ложе, как в цилиндре парового двигателя, экспансия проявляет свою мощь и превращает энергию в работу всего многообразия живых систем: клеток, организмов, экосистем, биосферы. Для того чтобы экспансия жизни могла распространяться в Космосе, Робин Хэнсен [1] выделил следующие необходимые эволюционные шаги:

1. Возникновение звездной системы с планетами.
2. Появление на планете самовоспроизводящихся молекул.
3. Появление простой одноклеточной жизни.
4. Появление сложной одноклеточной жизни.
5. Возникновение полового размножения.
6. Появление многоклеточных организмов.
7. Возникновение животных с развитым мозгом.
8. Развитие человеческой цивилизации.
9. Распространение цивилизации через процесс колонизации Космоса.

В каждой точке, от первого до девятого шага существует некая преграда, эволюционный барьер, преодолеть который крайне маловероятно или вообще невозможно. Это может выражаться в совокупности природных факторов, которые не дают жизни возникать и развиваться, либо в гибели разумной жизни в результате собственных действий или внешнего влияния. Биосфера Земли в ходе своей эволюции успешно преодолела барьеры, преграждающие переход на этапы со 2-го по 8-ой. Биосфера преодолела эти барьеры с помощью различных «изобретений», к которым можно отнести живые системы различного уровня сложности.

О том, как были преодолены эволюционные барьеры, А.С. Керженцев писал: «Проблема эволюции, детально изученная на уровне клетки и многоклеточного организма, вдруг застопорилась на уровне экосистемы, биосферы. Эволюция экосистем не укладывается в привычные атрибуты эволюции, разработанные на клеточном и популяционно-видовом уровне» [2]. Экосистема явилась «изобретением» эволюции, которое позволило жизни адаптироваться к конкретным диапазонам факторов среды и преодолеть стрессы различных климатических зон без особых потерь. Экосистема — уникальный природный объект, сообщество биологических видов, функционирующее автономно за счет обмена его участниками друг с другом пищевыми ресурсами и отходами жизнедеятельности.

Появление экосистем и биосферы в целом позволило распространить экспансию жизни на все географические регионы, создав благоприятный химический состав воздуха, воды, почвы, а так же местный микроклимат, сдерживающий резкие колебания внешних условий и их негативное воздействие на живые организмы. Произошло максимальное увеличение производства биомассы, несмотря на периодические колебания климатических и прочих физических факторов. Но особенно чётко в биосфере, как в экосистеме планетарного масштаба, был согласован на уровне гомеостаза и подогнан до мельчайших деталей замкнутый круговорот вещества, вследствие чего в природе появились «непрерывно возобновляемые ресурсы» и перестало существовать понятие «вредные для жизни отходы».

Поэтому нужно учиться жить у Природы, а не пытаться учить природу, как жить. Человек должен взять на вооружение все достижения и «изобретения» мудрой Природы. Преобразование общества тоже может идти в сторону усложнения его организации. Формирование общества в виде природоподобной экосистемы поднимет его с 4-го уровня (популяционно-видового) до 5-го (геобиоценотического). Социум является живой системой, поэтому его изменение происходит эволюционно, постепенно. Новую форму общества невозможно построить, как нельзя «построить» дерево. Растение можно только вырастить из семени. Поэтому преобразование общества нужно начинать с создания «зародыша», обладающего новыми социальными институтами и новой внутренней организацией.

Роль науки и учёных

Именно науке должна быть передана часть властных полномочий, чтобы учёные имели возможность направлять достаточные финансовые средства на получение знаний, необходимых для развития общества. В этом нет ничего несуразного, как раз логика развития общественно-политических формаций человечества говорит о неизбежности осуществления принципа «Власть — науке!». Как выразился Д.В. Ефременко на примере международного экологического сотрудничества: «Вынужденная расстаться с позицией морального и политического нейтралитета, наука прошла через эпоху ожиданий того, что раскрытие её собственного властного потенциала позволит заменить недостаточно эффективную власть традиционных политических институтов.

Однако проблема заключается в том, что категорию власти, властные отношения нельзя свести только к системе государственных институтов. Выражение „власть науки“ — далеко не пустая метафора. Авторитет человека, обладающего научным знанием, само знание, дающее средства для утверждения власти человека над природой, а также одного человека или группы — над обществом — вот лишь некоторые аспекты расширительной интерпретации власти. Соответственно, роль людей, обладающих специфическим знанием или навыками, необходимыми для успешного развития социума, начинает рассматриваться под углом зрения политики» [3].

Ключевой проблемой при формировании любой политической системы всегда является вопрос распределения власти между государственными институтами. Если понимать власть, как возможность перераспределять общественный продукт по своему усмотрению, то можно проследить процесс смены ключевых институтов и групп (классов), сосредотачивавших в своих руках большую часть власти в разные исторические эпохи.

Для общественного материального производства необходимы четыре важнейших ресурса: труд, материальные ресурсы (в первую очередь земля), капитал и знания. Соответственно, власть принадлежит тем, кто контролирует наиболее критически важный в данный момент ресурс. По мере развития цивилизации, более примитивные ресурсы накапливаются в большом количестве. Поэтому власть и, соответственно, возможность присваивать и перераспределять большую часть общественного продукта, переходила к тем, кто производил или накапливал наиболее дефицитный ресурс, количество которого было недостаточно для дальнейшего развития социума.

Так, в древности у власти были рабовладельцы, контролировавшие труд рабов, потом их сменили феодалы — крупные собственники земли. После Великих географических открытий новых обширных земель, на смену феодалам пришли капиталисты, начавшие гонку создания и накопления финансовых капиталов и товарных ценностей. В настоящее время деньги ходят по миру и ищут место, в котором можно прибыльно пристроиться. Получить необходимый для любого дела капитал в виде кредита в нынешнем глобализированном мире не представляет проблем. Необходимо только отметить, что кредит, взятый под проценты, буквально толкает взявшего его на расширение своей деятельности (иначе кредит не вернуть даже с малыми процентами), что неприемлемо для целей экологизации.

Знания, в отличие от прочих ресурсов, обладают существенной особенностью, вследствие чего рыночные механизмы непригодны для стимулирования их производства и для распределения их потребления. Знания — абсолютно неотчуждаемы! То есть, если человек передает созданное им в виде информационного продукта или интеллектуальной собственности знание, то само знание у него не исчезает, как например, это было бы в случае продажи им на рынке мешка выращенной картошки, физически переходящей в распоряжение нового владельца.

Поэтому, знания не подвержены, в отличие от капитала и других материальных ресурсов, физической концентрации в немногочисленных частных руках, а расширяютсяпри распространении. Этои делает их ресурсом, единственно способным обеспечить непрерывное развитие социума, без свойственных капиталу социальных потрясений, экономических депрессий и рецессий. Так же, знания имеют скрытый потенциал, который при первоначальной продаже очень трудно, практически невозможно оценить в денежном эквиваленте. Ценность некоторых знаний в будущем может возрасти настолько, что превысит в миллионы и даже сотни миллионов раз все затраты труда, капитала и прочих ресурсов, направленных на их получение, как это можно видеть на примере открытия электричества.

Сейчас наступило время дефицита знаний, необходимых для дальнейшего развития современного информатизированного общества. А кто создаёт знания? Правильно — наука! Поэтому науке должна принадлежать часть властных полномочий, необходимых для того, чтобы направлять большую часть общественного продукта на исследования, требующиеся для получения новых знаний, которые необходимы для развития страны. Именно наука должна стать ведущим центром развития России и всего мира в целом.

Ткаченко Юрий Леонидович, Россия